机械设计基础-第九章齿轮传动1

机械设计基础-第九章齿轮传动汇报人：AA2024-01-12目录contents齿轮传动概述齿轮的几何参数与尺寸计算齿轮的材料、热处理与精度等级齿轮传动的受力分析与强度计算齿轮传动的润滑与密封齿轮传动的应用实例与拓展知识01齿轮传动概述齿轮传动是指通过两个或多个齿轮的啮合来传递动力和运动的机械传动方式。定义根据齿轮轴线相对位置的不同，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动三类。分类齿轮传动的定义与分类齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。但同时也存在制造和安装精度要求高、噪声和振动较大等缺点。齿轮传动被广泛应用于各种机械设备中，如汽车、机床、航空航天器、风力发电机等，用于实现减速、增速、换向和分配动力等功能。齿轮传动的特点与应用应用特点齿轮传动的基本要求齿轮传动的传动比应准确稳定，以满足不同工作条件下的需求。齿轮应具有足够的承载能力，以保证在传递动力时不会发生破坏或过度磨损。齿轮传动在运转过程中应平稳可靠，振动和噪声应控制在允许范围内。齿轮传动需要良好的润滑和冷却条件，以降低摩擦和磨损，提高传动效率和寿命。传动比要求承载能力要求运转平稳性要求润滑和冷却要求02齿轮的几何参数与尺寸计算齿轮的一个重要参数，用m表示，它决定了齿轮齿的大小。模数越大，齿轮齿越粗壮，承载能力越强。标准模数系列已经标准化，可根据需要选用。模数齿轮齿形的倾斜角度，用α表示。标准压力角为20°，也有采用14.5°、15°、25°等非标准压力角的齿轮。压力角的大小对齿轮传动的性能有重要影响。压力角齿轮的模数与压力角齿数齿轮上的齿的数量，用z表示。齿数越多，齿轮的直径越大，传动比也越稳定。但是齿数过多会导致齿轮尺寸过大，增加制造成本。直径齿轮的直径分为分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。分度圆直径是齿轮设计和制造的基础，齿顶圆直径和齿根圆直径则决定了齿轮的实际尺寸。齿轮的齿数与直径变位系数用于改变齿轮齿形的参数，用x表示。通过改变变位系数，可以得到不同的齿形，从而满足不同的传动需求。变位齿轮采用变位系数设计的齿轮。与标准齿轮相比，变位齿轮具有更高的强度、更好的传动性能和更广泛的适用范围。齿轮的变位系数与变位齿轮齿轮的尺寸计算与公差尺寸计算根据齿轮的模数、齿数、压力角等参数，可以计算出齿轮的各项尺寸，如分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径等。这些尺寸是齿轮设计和制造的基础。公差齿轮制造过程中允许的尺寸偏差。公差的大小直接影响齿轮的传动精度和使用寿命。因此，在设计和制造过程中需要严格控制公差，确保齿轮的质量。03齿轮的材料、热处理与精度等级

齿轮的材料选择与热处理常用齿轮材料齿轮常用材料包括碳钢、合金钢、铸铁和非金属材料等，选择时需考虑强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及成本等因素。热处理工艺齿轮在加工前通常需要进行热处理，如淬火、回火、渗碳淬火等，以提高其力学性能和耐磨性。材料选择与热处理的匹配不同的齿轮材料和热处理工艺有不同的匹配关系，需要根据具体情况进行选择。精度等级01齿轮的精度等级是指齿轮各项公差和偏差的允许范围，一般分为多个等级，如IT5、IT6、IT7等，选择时需考虑传动要求、制造成本等因素。检验项目02齿轮检验项目包括齿形误差、齿向误差、齿距误差、径向跳动等，需要使用相应的测量仪器进行检验。检验标准03各国都有自己的齿轮检验标准，如ISO、AGMA、DIN等，需要根据具体标准进行检验和评定。齿轮的精度等级与检验加工方法齿轮的加工方法包括滚齿、插齿、剃齿、磨齿等，不同的加工方法有不同的加工精度和效率，需要根据具体情况进行选择。加工设备与工艺先进的加工设备和工艺可以提高齿轮的加工精度和效率，如数控滚齿机、磨齿机等。表面质量齿轮的表面质量对其传动性能和寿命有重要影响，需要控制表面粗糙度、残余应力等指标。齿轮的表面质量与加工方法04齿轮传动的受力分析与强度计算作用在齿轮轮齿上的切线方向力，它的大小与齿轮传递的扭矩和基圆半径有关。圆周力作用在齿轮轮齿上的径向方向力，它的大小与齿轮传递的扭矩和齿数有关。径向力对于斜齿轮等具有螺旋角的齿轮，还会产生轴向方向的力。轴向力齿轮传动的受力分析针对轮齿在载荷作用下发生弯曲变形的强度问题，需计算齿根弯曲应力。弯曲强度计算接触强度计算胶合强度计算针对轮齿在载荷作用下发生接触变形的强度问题，需计算齿面接触应力。针对高速重载齿轮因摩擦产生高温导致胶合失效的强度问题，需计算胶合承载能力。030201齿轮传动的强度计算03提高疲劳强度和寿命的措施包括选用优质材料、优化齿轮参数、提高制造精度、改善润滑条件等。01疲劳强度指齿轮在交变应力作用下抵抗疲劳破坏的能力，通常以疲劳极限来衡量。02寿命预测根据齿轮的材料、热处理、载荷谱等条件，通过疲劳试验或计算方法预测齿轮的疲劳寿命。齿轮传动的疲劳强度与寿命预测05齿轮传动的润滑与密封根据齿轮传动的工作条件和要求，可以选择浸油润滑、喷油润滑、油雾润滑等润滑方式。润滑方式齿轮传动常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。选择润滑剂时，应考虑齿轮的工作温度、速度、载荷以及环境等因素。润滑剂选择齿轮传动的润滑方式与润滑剂选择密封方式齿轮传动的密封方式主要有接触式密封和非接触式密封两种。接触式密封包括毡圈密封、皮碗密封等；非接触式密封包括间隙密封、迷宫密封等。密封材料选择密封材料应具有耐油、耐磨、耐温、耐老化等性能。常用的密封材料有橡胶、塑料、皮革、金属等。齿轮传动的密封方式与密封材料选择定期检查齿轮传动的润滑和密封状况，及时发现并处理问题。定期检查根据齿轮传动的工作条件和润滑剂的性能，定期更换润滑剂，保证润滑效果。更换润滑剂定期清洗齿轮和密封件，去除杂质和油污，保持清洁和良好的工作状态。同时，对密封件进行定期保养和更换，确保其密封性能。清洗和保养齿轮传动的润滑与密封维护06齿轮传动的应用实例与拓展知识工业领域齿轮传动被广泛应用于各种工业设备中，如机床、起重机、输送机等，用于传递动力和改变转速。交通运输汽车、火车、飞机等交通工具中，齿轮传动是实现变速和换向的关键部件。能源领域在风力发电、水力发电等能源转换设备中，齿轮传动用于将自然能源转换为机械能。齿轮传动的应用实例齿轮传动的拓展知识：行星轮系、谐波传动等由太阳轮、行星轮和齿圈组成，具有结构紧凑、传动比大、效率高等特点，被广泛应用于自动变速器等领域。行星轮系利用柔性元件的弹性变形来传递运动和动力，具有高精度、无间隙、传动平稳等优点，常用于精密机械和机器人等领域。谐波传动VS随着科技的不断进步，齿轮传动正向高精度、高效率、高可靠性方